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数据结构在有机化学中的应用The Application of Data Structure toOrganic Chemistry南京市金陵中学 高二（13）班 祝云篪ABSTRACT: The rapid development of computer science and technology has influenced many disciplines, including organic chemistry. The objective of this study is to explore the uses and efficiency of data structure, an important component of computer science, which is widely used in organic chemistry. This study focuses on the application to the storage of chemical structures of organic compounds and relevant calculation.The findings of the study include the following: 1. Strings apply well to the input of structure formula; 2.Linear structures are useful for chemical calculating;3. Tree and graph structures make it convenient to store chemical structures.一.研究背景2013年10月9日，2013年诺贝尔化学奖在瑞典揭晓，犹太裔美国理论化学家马丁·卡普拉斯(Martin Karplus)、美国斯坦福大学生物物理学家迈克尔·莱维特(Michael Levitt)和南加州大学化学家亚利耶·瓦谢尔(Arieh Warshel)因给复杂化学体系设计了多尺度模型而分享奖项。 诺贝尔化学奖评选委员会说，卡普拉斯、莱维特和瓦谢尔研究的开创性在于，他们让经典物理学与迥然不同的量子物理学在化学研究中“并肩作战”。以前，化学家必须二选其一。依靠用塑料棒和杆创建模型的经典物理学方法的优势在于计算简单且能为大分子建模，但其无法模拟化学反应。而如果化学家选择使用量子物理学计算化学反应过程，但巨大的计算量使得其只能应付小分子。为此，在20世纪70年代，这三位科学家设计出这种多尺度模型，让传统的化学实验走上了信息化的快车道。 多尺度复杂化学系统模型的出现无疑翻开了化学史的“新篇章”。化学反应发生的速度堪比光速。刹那间，电子就从一个原子核跳到另一个原子核，以前，对化学反应的每个步骤进行追踪几乎是不可能完成的任务。而在由这三位科学家研发出的多尺度模型的辅助下，化学家们让计算机做“做帮手”来揭示化学过程。例如，在模拟药物如何同身体内的目标蛋白耦合时，计算机会对目标蛋白中与药物相互作用的原子执行量子理论计算；而使用要求不那么高的经典物理学来模拟其余的大蛋白，从而精确掌握药物发生作用的全过程。诺贝尔化学奖评选委员会在当天发表的声明中说，对化学家来说，计算机是同试管一样重要的工具，计算机对真实生命的模拟已为化学领域大部分研究成果的取得立下了“汗马功劳”。通过模拟，化学家能更快获得比传统实验更精准的预测结果。以上为2013年诺贝尔化学奖的颁奖情况。今天，以计算机及其网络深入到社会的各个层面为标志的数字化新世纪已经到来，也将使传统化学发生深刻的变化。化学已由只实验不计算，演变为先实验再计算，也必将逐步演变为先计算再实验；计算机化学和计算化学的结合已开始孕育一个新的更带数字化色彩的学科方向-Model Chemistry(模型化学，Pople语)；基于web技术的化学应用软件已经出现。这些都表明数字化化学将与数字化社会一起到来。计算机化学(Computer chemistry)是应用计算机研究化学反应和物质变化的科学。以计算机为技术手段，建立化学化工信息资源化和智能化处理的理论和方法，认识物质、改造物质、创造新物质和认识反应、控制反应过程和创造新反应、新过程是计算机化学研究的主体。它的兴起与发展是与计算机技术的发展和计算机的普及紧密联系的。目前计算机化学覆盖的领域主要有： 1．化学数据挖掘(Data mining)； 2．化学结构与化学反应的计算机处理技术； 3．计算机辅助分子设计； 4．计算机辅助合成路线设计； 5．计算机辅助化学过程综合与开发； 6．化学中的人工智能方法等。本篇论文即是对领域2中的有机物化学结构计算机处理技术进行研究。有机化学又称为